Устройство для моделирования разряда молнии

 

Изобретение относится к научным и учебным моделям и может быть использовано для изучения и демонстрации явлений, сопровождающих молниевый разряд, а также при испытании устройств для дистанционного исследования молний. Сущность изобретений заключается в том, что блок моделирования магнитного поля содержит ряд колебательных контуров, каждый из которых содержит резистор, емкость, индуктивность. Каждая индуктивность выполнена в виде рамочной антенны установленной на двух траверсах. 3 ил.

СОЮЗ СОЭЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК (51) 5 с 09 В 23/18 (j„) ll go

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н яатсясномн сиидПатъствт

QgQ, а,: вн Дт"у "у" 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4808494/12 (22) 02.0Ч. 90 (46) 23.06-92. Бюл. Р 23 (71) Владимирский политехнический институт (72) А.В.Захаров, А.В.Магин и В.В.Дорожков (53) 621.327(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1390632, .кл. G 09 B 23/ 18, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

РАЗРЯДА МОЛНИИ (57) Изобретение относится к научным и учебным моделям и может быть исИзобретение относится к научным

: и учебным моделям и может быть использовано для изучения и демонстрации явлений, сопровождающих молниевый разряд, а также для испытания устройств дистанционного исследования молний.

Известно устройство для моделирования разряда молний, содержащее последовательно соединенные источник питания, зарядный коммутирующий элемент, блок имитации канала молнии, . разрядный коммутирующий элемент и сопротивление нагрузки, управляющий выход блока имитации канала молнии через пороговый элемент подключен к одновибратору, один иэ выходов которого подключен к управляющему входу зарядного коммутирующего элемента, а другой выход через интегрирующую цепочку подключен к управляющему входу разрядного коммутирующего эле.мента.

„„. ЖÄÄ 1742850А1

2 пользовано для изучения и демонстрации явлений, сопровождающих молниевый разряд, а также при испытании устройств для дистанционного исследования молний. Сущность изобретений заключается в том, что блок моделирования магнитного поля содержит ряд колебательных контуров, каждый иэ которых содержит резистор, емкость, индуктивность. Каждая индуктивность выполнена в виде рамочной антенны, установленной на двух траверсах.

3 ил.

Целью изобретения является повышение точности моделирования электромагнитного поля эа счет моделирования магнитной компоненты.

I»

"Блок моделирования поля содержит ряф,. колебательных контуров, каждый из которых включает последовательно соединенные резистор, конденсатор и индуктовность, при этом индуктивности выполнены в виде изолированных плоских Ф рамочных антенн, размещенных одна параллельно другой. 0С

На фиг.1 представлена блок-схема О устрОйства для моделирования разряда молнии; на фиг.2 - электрические схемы блока моделирования магнитного поля, варианты; на фиг.3 - индуктивности блока моделирования магнитного поля.

Устройство для моделирования разряда молнии содержит последовательно соединенные источник 1 питания, зарядный коммутирующий элемент 2, 1742850

) 0 (п„Т )ехр(Жп„Ч ) п ю Формула изобретения блок 3 имитации канала молнии, разрядный коммутирующий элемент 4, блок

5 моделирования магнитного поля молнии и сопротивление 6 нагрузки. Управляющий вход блока 3 через пороговый элемент 7, одновибратор 8 и интегрирующую цепочку 9 подключен к управляющему входу разрядного коммутирующего элемента 4, а второй выход одновибратора 8 подключен к управляющему входу зарядного коммутирующего элемента 2.

Блок 5 моделирования магнитного поля молнии (фиг.2) образован последовательностью колебательных контуров, каждый из которых-состоит из рамочной антенны 10 с индуктивностью

L, конденсатора С 11 и резистора R

12. Конструктивной основой блока мо- 2О делирования магнитного поля 5 служит телескопическая мачта 13 (фиг.3), на которой укреплена траверса 14. Рамочные антенны 15, выполненные из медного провода, укреплены на травер-! се через орешковые радиоизоляторы 16. Нижняя траверса 17 служит для уста новки конденсаторов и резисторов и соединения элементов блока в ту или иную электрическую схему. Форма рамочных антенн обеспечивается растяжками 18. В качестве коммутирующей панели могут использоваться стандартные контактные панели, применяемые в телефонных сетях связи. Для подключения блока 5 моделирования магнитного поля 35 . к сопротивлению 6 нагрузки и блоку 4 моделирования канала молнии могут использоваться радиокабели PK-50, PK-75. и т.п. Присоединение рамочных антенн и кабелей к остальным элементам схе- 40 мы может выполняться как пайкой (свар-, кой), так и с помощью механических контактов (клемм, зажимов и т.д:).

Выбор частот настройки контуров осуществляется следующим образом. 45

Пусть сигнал на выходе генерирующей части устройства (на выходе блока 4, Фиг. 1) имеет спектральную плотность, в терминах дискретного преобразования

Фурье принимающего вид 50

S (М= п — номер отсчета амплиf туды сигнала

И вЂ” круговая частота.

Импульс тока в блоке моделирования, создающий магнитное поле, должен иметь спектральную плотность

СК>

Sz(R4)=- 5 (п T) exp(-iQn

Можно показать (1), что Sz(i@)

= - q(i63K и K=S2(iy)/S<(i ) „

При выполнении условия n =n и

Ю 2

Т =Т К принимает смысл коэффициента пропорциональности между амплитудами сигналов S,(n, Т ), S<(nzTz) и их фазами ехр(-Ы3п1Т ) на частотах Ип, что позволяет выбрать частоты наст-.. ройки, контуров, амплитудные и фазовые соотношения между гармониками.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии после включения источника 1 питания зарядный коммутирую44й элемент 2 замкнут, разрядный элемент 4 разомкнутпроисходит заряд блока 3 имитации ка нала молнии и напряжение на его выхо" де повышается. Как только его вели".чина достигнет заданного уровня, ! происходит срабатывание порогового

:элемента. 7, запускается одновибратор

8, который закрывает зарядный коммутирующий элемент 2 и открывает разрядный коммутирующий элемент 4 через интегрирующую цепочку 9. Электрический импульс тока, поступающий на блок 5 моделирования, возбуждает все и контуров, в которых начинается колебательный процесс с собственными частотами f, .,К и и амплитудами токов I< Tп. Эти токи, протекая по рамочным антеннам, индуцируют в пространстве магнитные поля В,...,Вд, которые, обладая собственными ампли тудами и фазами, Формируют по принципу суперпозиции суммарный импульс магнитного поля требуемой формы и амплитуды.

Изобретение позволяет достичь более высокого качества моделирования молниевого разряда. где В (п1Т ) - амплитуда сигнала в в моменты времени и Т, Т - временной интервал дискретизации сигнала;

УстРойство для моделирования разряда молнии, содержащее источник питания, выход которого через последа" вательно соединенные зарядный комму, тирующий элемент, блок имитации ка5 I нала молнии, разрядный коммутирующей элемент и блок моделирования магнитного поля канала молнии подключен к сопротивлению нагрузки, управляющий выход блока имитации канала молнии через пороговый элемент подклю" чен к входу одновибратора, первый выход которого подключен к управляю" щему входу зарядного коммутирующего элемента, а второй выход через интегрирующую цепочку подключен к уп742850 равляющему входу разрядного коммутирующего. элемента, о .т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыше5 ния точности моделирования электро° магнитного поля за счет моделирования магнитной компоненты, блок моделирования магнитного поля содержит ряд колебательных контуров, индуктивности которого выполнены в виде изолированных плоских рамочных антенн, размещенных одна параллельно другой.

1742850

Составитель А.Захаров

Техред М,Моргентал Корректор А,Осауленко

Редактор И.йулла

Яа ка я 2287 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01